监控视频图像的自动切换装置的制作方法

本实用新型属于图像处理技术领域，尤其是涉及一种监控视频图像的自动切换装置。

背景技术：

现在视频监控行业摄像机图像切换方式普遍采用手动切换和开关量联动切换。手动切换方式是将需要观看的摄像机图像通过控制键盘或PC客户端软件手动逐个切换到各显示器上显示，或者是将一组摄像机手动切换到一组监视器上显示。开关量联动切换方式是通过开关量的报警信号将预先设定好的某个视频或一组视频切换到监视器上显示。这两种切换方式对于普通的视频监控应用没用问题。但在远程操控工业作业场合，现场无人值守，操作人员均在中控室内操作大型装卸设备，无法用眼睛直接观看现场图像，完全依靠摄像机来了解现场情况，为了保证工作效率和作业安全，控制中心操作人员需要实时了解现场情况变化，当作业现场作业流程变化或者作业设备出现故障时，监控系统要实时、高效、灵活的将现场情况通过摄像机图像显示到监视器上。手动切换无法保证实时切换，切换效率也不高。开关量联动切换当需要观看的场景变化时需要重新调整预设的方案，灵活性较差，切换时各监视器所有窗口的图像解码显示一致性不好，在监视器上解码完成时间不同，有先有后，在画面变换时也有约4S左右的纯屏过渡过程，影响作业，而且开关量的数量有限，无法满足复杂的工作场合。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种监控视频图像的自动切换装置，以提供一种通讯接口保护机制完善、可靠，图像切换实时高效、图像画面能够随现场变化实时刷新且具有信息反馈功能的监控视频图像的自动切换装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种监控视频图像的自动切换装置，包括电源电路、通讯接口电路、数据解码电路和视频解码切换电路，所述通讯接口电路将摄像机的网络信号发送给所述视频解码切换电路，所述视频解码切换电路信号连接至监视器和所述数据解码电路，所述数据解码电路经过所述通讯接口电路连接至PLC联动设备，所述电源电路为整个系统供电。

进一步的，所述电源电路包括稳压器U1、三端稳压集成电路U2、整流桥、二极管D1、二极管D2、发光二极管E1和他们周围的电路，所述整流桥的第二管脚分别经熔断器FU1连接至端子组XT1,经所述二极管D1连接至所述整流桥的第四管脚，所述第四管脚连接至所述端子组XT1；所述整流桥的第三管脚连接至所述稳压器U1的Vin端，所述稳压器U1的REE端接至12V 电压，所述稳压器U1的Vout端经电感L1连接至所述三端稳压集成电路U2 的输入端，所述三端稳压集成电路U2的输入端连接至12V电压，所述三端稳压集成电路U2的输出端经电阻R1和所述发光二极管E1后接地；所述VCC 经过并联的电容C15、电容C16、电容C17、电容C18后接地，且所述电容 C15、所述电容C16、所述电容C17和所述电容C18的阻值相同；所述12V 电压经过并联的电容C10、电容C11、电容C12、电容C13后接地，且所述电容C10、所述电容C11、所述电容C12和所述电容C13的阻值相同，所述稳压器U1的型号为LM2576，所述三端稳压集成电路U2的型号为7805，所述整流桥的型号为RS507L，所述二极管D1为瞬态抑制二极管，所述二极管D2 为肖特基整流二级管。

进一步的，所述数据解码电路包括单片机IC1、拨码开关S1、二极管D9、烧写器J1和他们周围的电路，所述单片机IC1的引脚PE0、引脚PE1和引脚 RESET\分别连接至所述烧写器J1的第一引脚、第二引脚和第五引脚，所述烧写器J1的第二引脚经电阻R2和所述二极管D9后连接至VCC，所述烧写器 J1的第六引脚经电容C7后连接至VCC，所述单片机IC1的引脚XTAL2和引脚XTAL1之间并联一个晶振X1，且所述引脚XTAL2和所述引脚XTAL1分别经过电容C8和电容C9接地；所述单片机IC1的引脚PF0、引脚PF1、引脚PF2、引脚PF3、引脚PF4、引脚PF5、引脚PF6和引脚PF7分别连接至所述拨码开关S1的8个开关上；所述单片机IC1的引脚PA0经电阻R3和发光二极管E2 后接地，引脚PA1经电阻R4和发光二极管E3后接地，引脚PA2经电阻R5 和发光二极管E4后接地，引脚PA3经电阻R6和发光二极管E5后接地，所述单片机IC1的型号为ATMEGA128，所述二极管D9为小型高速开关二极管，所述烧写器J1的型号为ISP-2。

进一步的，所述视频解码切换电路包括处理器IC4、二极管阵列IC5和他们周围的电路，所述处理器IC4的一端输出用于连接所述监视器的信号 HDMI01和HDMI02，所述处理器IC4的引脚TX+、引脚TX-、引脚RX+和引脚 RX-分别与所述二极管阵列IC5并联后连接至端子组XS3，所述处理器IC4 的引脚SS1、引脚SCK2、引脚MOSI1和引脚MIS01分别连接至所述IC1的PB0 引脚、PB1引脚、PB2引脚和PB3引脚，所述处理器IC4的型号为HI3536，所述二极管阵列IC5为TVS二极管，其型号为SLVU2.8-4。

进一步的，所述通讯接口电路包括收发器IC2、收发器IC3、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和他们周围的电路，所述收发器IC2的引脚R和引脚D分别连接至所述单片机IC1的PEO引脚和PE1引脚，所述收发器IC2的引脚RE\和引脚DE均连接至所述单片机 IC1的PE2引脚，所述收发器IC2的引脚A分别经过串联的所述二极管D4 和所述二极管D5连接至所述收发器IC2的引脚B、经过所述二极管D3连接至所述收发器IC2的引脚B、经过熔断器FU2连接端子组XS1，所述收发器 IC2的引脚B经熔断器FU3连接至所述端子组XS1；所述收发器IC3的引脚R 和引脚D分别连接至所述单片机IC1的PD2引脚和PD3引脚，所述收发器IC2 的引脚RE\和引脚DE均连接至所述单片机IC1的PD4引脚，所述收发器IC2 的引脚A分别经过串联的所述二极管D7和所述二极管D8连接至所述收发器 IC2的引脚B、经过所述二极管D3连接至所述收发器IC2的引脚B、经过熔断器FU4连接端子组XS2，所述收发器IC2的引脚B经熔断器FU5连接至所述端子组XS2；所述收发器IC2和收发器IC3的型号均为SN65HVD3082ED,所述二极管D3和所述二极管D6的型号均为贴片TVS二极管,所述二极管D4、所述二极管D5、所述二极管D7和所述二极管D8的型号均为SMBJ5.0A。

相对于现有技术，本实用新型所述的监控视频图像的自动切换装置具有以下优势：

(1)本发明所述的监控视频图像的自动切换装置，完全根据远程操控工业作业现场需求量身定制，电源电路和通讯接口电路加入保护电路，确保整个产品在工业环境应用中的抗脉冲冲击和防雷击的能力，保证作业安全；当有摄像机故障或者现场设备故障时，摄像机将故障信息实时反馈给PLC联动设备，PLC联动设备可根据情况做出紧急响应，大大提高了工作效率，有效保证作业安全。

(2)本发明所述的监控视频图像的自动切换装置，图像切换实时、高效、同步，在画面上还可叠加实时字符和图片，并随现场情况变化实时刷新，使操作人员直观及时的了解现场情况。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的监控视频图像的自动切换装置的原理框图；

图2为本实用新型实施例所述的工作流程图；

图3为本实用新型实施例所述的电源电路图一；

图4为本实用新型实施例所述的电源电路图二；

图5为本实用新型实施例所述的电源电路图三；

图6为本实用新型实施例所述的数据解码电路图；

图7为本实用新型实施例所述的通讯接口电路图一；

图8为本实用新型实施例所述的通讯接口电路二；

图9为本实用新型实施例所述的视频解码切换电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

监控视频图像的自动切换装置，如图1至图9所示，包括电源电路、通讯接口电路、数据解码电路和视频解码切换电路，所述通讯接口电路将摄像机的网络信号发送给所述视频解码切换电路，所述视频解码切换电路信号连接至监视器和所述数据解码电路，所述数据解码电路经过所述通讯接口电路连接至PLC联动设备，所述电源电路为整个系统供电。

所述电源电路包括稳压器U1、三端稳压集成电路U2、整流桥、二极管 D1、二极管D2、发光二极管E1和他们周围的电路，所述整流桥的第二管脚分别经熔断器FU1连接至端子组XT1,经所述二极管D1连接至所述整流桥的第四管脚，所述第四管脚连接至所述端子组XT1；所述整流桥的第三管脚分别经电解电容C1接地、经电容C2接地、连接至所述稳压器U1的Vin端，所述稳压器U1的REE端接至12V电压，所述稳压器U1的Vout端分别经所述二极管D2接地、经电感L1连接至所述三端稳压集成电路U2的输入端，所述三端稳压集成电路U2的输入端分别经电解电容C3接地、经电容C4接地、连接至12V电压，所述三端稳压集成电路U2的输出端分别经电解电容C5接地、经电容C6接地、经电阻R1和所述发光二极管E1后接地、连接至 VCC；所述VCC经过并联的电容C15、电容C16、电容C17、电容C18后接地，且所述电容C15、所述电容C16、所述电容C17和所述电容C18的阻值相同；所述12V电压经过并联的电容C10、电容C11、电容C12、电容C13后接地，且所述电容C10、所述电容C11、所述电容C12和所述电容C13的阻值相同，所述稳压器U1的型号为LM2576，所述三端稳压集成电路U2的型号为7805，所述整流桥的型号为RS507L，所述二极管D1的型号为SMBJ40CA，所述二极管D2的型号为IN5822，电源电路的输入端加入自恢复保险，并设有TVS二极管，当有过压和过流时均能够保证后端电路不被损坏，电源电路输入电压 AC24V，为整个系统提供DC12V和DC5V电压。

所述数据解码电路包括单片机IC1、拨码开关S1、二极管D9、烧写器 J1和他们周围的电路，所述单片机IC1的引脚PE0、引脚PE1和引脚RESET\ 分别连接至所述烧写器J1的第一引脚、第二引脚和第五引脚，所述烧写器 J1的第二引脚经电阻R2和所述二极管D9后连接至VCC，所述烧写器J1的第六引脚经电容C7后连接至VCC；所述单片机IC1的引脚XTAL2和引脚XTAL1 之间并联一个晶振X1，且所述引脚XTAL2和所述引脚XTAL1分别经过电容 C8和电容C9接地；所述单片机IC1的引脚PF0、引脚PF1、引脚PF2、引脚PF3、引脚PF4、引脚PF5、引脚PF6和引脚PF7分别连接至所述拨码开关 S1的8个开关上；所述单片机IC1的引脚PA0经电阻R3和发光二极管E2 后接地，引脚PA1经电阻R4和发光二极管E3后接地，引脚PA2经电阻R5 和发光二极管E4后接地，引脚PA3经电阻R6和发光二极管E5后接地，所述单片机IC1的型号为ATMEGA128，所述二极管D9的型号为1N4148，所述烧写器J1的型号为ISP-2，数据解码电路将接收到的联动信号解码，提取现场作业状态信息、图像的切换模式以及字符的叠加信息，然后按照联动信号的要求，将各种信息进行数据转换，并执行相应动作；为了提高效率，联动通讯协议中图像切换采用批量切换方式，即一条指令中包含两个监视器的所有图像信息，这样将这些信息传递给视频解码切换电路后，视频解码切换电路可多线程同时解码各监视器需要显示的所有摄像机，而不是常规的每个摄像机顺序逐个解码；为了保证系统的可靠性，避免由于电磁干扰以及设备故障对作业安全造成影响，数据解码电路也接收视频解码切换电路反馈的摄像机状态信息，并按照PLC联动程序的通讯协议格式转换，把监控系统的状态信息反馈给PLC联动设备。

所述视频解码切换电路包括处理器IC4、二极管阵列IC5和他们周围的电路，所述处理器IC4的一端输出用于连接所述监视器的信号HDMI01和 HDMI02，提高了工作效率；所述处理器IC4的引脚TX+、引脚TX-、引脚RX+ 和引脚RX-分别与所述二极管阵列IC5并联后连接至端子组XS3，所述处理器IC4的引脚SS1、引脚SCK2、引脚MOSI1和引脚MIS01分别连接至所述IC1 的PB0引脚、PB1引脚、PB2引脚和PB3引脚，所述处理器IC4的型号为HI3536，所述二极管阵列IC5的型号为SLVU2.8-4；

处理器HI3536采用半导体高性能的视频编解码器，最高可实时解码16 路1080P H.265/HEVC视频流或者4路4K H.265/HEVC视频流，支持视频以 4K@60帧的速率显示，或者同时支持多达9路1080P@30帧高清显示输出。同时，HI3536灵活的高性能4核ARM Cortex-A17处理器(性能是同频率 Cortex-A9处理器的1.6倍)，主频高达1.6GHz，同时集成一颗ARM顶级 GPU---Mali T721，支持客户实现各种完美的UI和智能相关辅助功能设计，并配合第二代智能分析协处理单元IVE2.0，提供车牌、周界、人脸识别等多达40种智能分析应用。HI3536集成多达4个SATA3.0接口，满足超高清存储需求，同时支持双GMAC，网络速率高达640Mbit/秒。本产品在实际应用中的需求主要是图像解码、图像切换、摄像机字符叠加。结合实际应用需求，为了提高切换效率，保证实时性和一致性，本产品与常规处理方式不同，而是将处理器HI3536中与图像解码、图像切换、摄像机字符叠加无关的功能全部去掉，这样可大大提高执行效率，也保证稳定性，因为本产品主要应用在实时作业场合，所以对视频解码切换的速度和实时性要求很高，对字符实时刷新的频率要求更高，当现场情况变化时，要求图像和字符必须立即刷新且无误动作，字符还要随现场连续变化的情况而连续不断刷新，刷新周期低至100ms，这是常规应用中根本无法实现的。

所述通讯接口电路包括收发器IC2、收发器IC3、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和他们周围的电路，所述收发器IC2的引脚R和引脚D分别连接至所述单片机IC1的PEO引脚和PE1引脚，所述收发器IC2的引脚RE\和引脚DE均连接至所述单片机IC1的PE2引脚，所述收发器IC2的引脚A分别经过串联的所述二极管D4和所述二极管D5连接至所述收发器IC2的引脚B、经过所述二极管D3连接至所述收发器IC2 的引脚B、经过熔断器FU2连接端子组XS1，所述收发器IC2的引脚B经熔断器FU3连接至所述端子组XS1；所述收发器IC3的引脚R和引脚D分别连接至所述单片机IC1的PD2引脚和PD3引脚，所述收发器IC2的引脚RE\和引脚DE均连接至所述单片机IC1的PD4引脚，所述收发器IC2的引脚A分别经过串联的所述二极管D7和所述二极管D8连接至所述收发器IC2的引脚 B、经过所述二极管D3连接至所述收发器IC2的引脚B、经过熔断器FU4连接端子组XS2，所述收发器IC2的引脚B经熔断器FU5连接至所述端子组XS2；所述收发器IC2和收发器IC3的型号均为SN65HVD3082ED,所述二极管D3和所述二极管D6的型号均为SMBJ5.0CA,所述二极管D4、所述二极管D5、所述二极管D7和所述二极管D8的型号均为SMBJ5.0A，所述通讯接口电路包含 RS485接口和网络接口，RS485接口主要是接收PLC联动设备的联动信号，其中包含现场作业状态信息、设备故障信息、图像的切换模式以及字符叠加信息，同时也通过此接口向PLC联动设备反馈视频系统对指令的执行状况；网络接口为千兆网口，接收摄像机网络视频信号，以及向摄像机发送控制信号；两个接口均设有过压及防雷保护电路，保证工业现场可靠稳定工作。

电源电路和通讯接口电路加入保护电路，确保整个产品在工业环境应用中的抗脉冲冲击和防雷击的能力。

联动切换功能无需操作人员浪费时间去手动操作。

数据解码电路和视频解码切换电路分开设计，可根据不同项目的实际情况单独设计数据解码电路的执行逻辑，而无需频繁改动视频解码切换电路逻辑，在实际使用中工作量大大降低。视频解码切换电路切换高效、实时、同步、灵活，切换几乎是在1S内同时完成，切换效率和切换效果让操作人员方便及时的获取现场作业状况，实时的信息叠加使操作人员在观看视频的同时就能更加直观的了解各设备状态，实时的状态反馈机制便于当摄像机以及与视频系统有联系的设备发生故障时整个作业系统快速做出紧急响应措施。本监控视频图像的自动切换装置的功能创新和性能提升对整个作业过程的作业效率和安全性具有很大的提升。

监控视频图像的自动切换装置的工作原理为：

当现场作业情况发生变化时，PLC联动设备向监控视频图像的自动切换装置发出RS485联动信号，监控视频图像的自动切换装置根据联动信号的信息，将两个监视器按需要进行画面分割，并将需要观看的摄像机图解码显示到监视器的各子窗口上，如有字符叠加信息，则将字符叠加到指定的监视器子窗口上，同时监控视频图像的自动切换装置向PLC联动设备反馈收到信号的确认信息，如有故障信息，则将故障信息也一并反馈给PLC联动设备。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。